一種基于2r1t并聯(lián)機(jī)構(gòu)的五自由度混聯(lián)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型屬于工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種混聯(lián)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域，多自由度混聯(lián)機(jī)器人可以應(yīng)用在曲面加工、焊接、切割、裝配、分選等領(lǐng)域，具有很好的應(yīng)用前景。機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展已成為現(xiàn)代工業(yè)制造的標(biāo)志，結(jié)合并聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快和串聯(lián)結(jié)構(gòu)靈活性好、工作空間大的特點(diǎn)，綜合出的混聯(lián)機(jī)器人得到了廣泛的關(guān)注和研究，已成為機(jī)器人和機(jī)構(gòu)學(xué)領(lǐng)域一大研究熱點(diǎn)。
[0003]基于具有兩條連續(xù)轉(zhuǎn)軸的2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)造出的五自由度混聯(lián)機(jī)器人結(jié)合了串聯(lián)機(jī)構(gòu)和并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，整體剛度大、模塊化程度高，易于實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定和運(yùn)動(dòng)控制，基于此類(lèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)構(gòu)造出的混聯(lián)機(jī)器人具有很好的應(yīng)用前景。目前，Exechon五軸加工中心的核心功能部件2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)2UPR/SPR關(guān)節(jié)數(shù)目少，僅有10個(gè)單自由度關(guān)節(jié)，是目前該類(lèi)型混聯(lián)機(jī)器人當(dāng)中關(guān)節(jié)數(shù)目最少的，但并聯(lián)機(jī)構(gòu)2UPR/SPR不具有兩條連續(xù)轉(zhuǎn)軸，專(zhuān)利CN102672709B授權(quán)公布的五自由度混聯(lián)機(jī)器人，其并聯(lián)部分同樣不具有兩條連續(xù)轉(zhuǎn)軸，導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型較為復(fù)雜，增加了軌跡規(guī)劃、運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定以及運(yùn)動(dòng)控制的難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種剛度大、承載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析簡(jiǎn)單、關(guān)節(jié)數(shù)目少、易于加工制造、便于實(shí)時(shí)控制的基于2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)的五自由度混聯(lián)機(jī)器人。
[0005]本實(shí)用新型主要包括固定平臺(tái)、移動(dòng)平臺(tái)、L型立架、動(dòng)平臺(tái)、三條支鏈和單自由度搖擺頭，其中固定平臺(tái)上面設(shè)有移動(dòng)平臺(tái)，在固定平臺(tái)側(cè)面設(shè)有L型立架，在該L型立架頂平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)之間設(shè)有三條支鏈，在動(dòng)平臺(tái)下方設(shè)有單自由度搖擺頭。
[0006]在所述固定平臺(tái)正中的一端設(shè)有電機(jī)座，移動(dòng)平臺(tái)電機(jī)固定在電機(jī)座上，電機(jī)的輸出端通過(guò)聯(lián)軸器與移動(dòng)平臺(tái)絲杠的一端相連，該移動(dòng)平臺(tái)絲杠的這一端通過(guò)固定在移動(dòng)平臺(tái)電機(jī)座上的移動(dòng)平臺(tái)絲杠上支座進(jìn)行支撐，該移動(dòng)平臺(tái)絲杠的另一端通過(guò)設(shè)在固定平臺(tái)另一側(cè)的絲杠下支座進(jìn)行支撐，所述移動(dòng)平臺(tái)絲杠的有效行程部分與移動(dòng)平臺(tái)螺母連接;該移動(dòng)平臺(tái)螺母固定在移動(dòng)平臺(tái)底部;所述移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)均布在移動(dòng)平臺(tái)底部的移動(dòng)平臺(tái)滑塊與對(duì)稱(chēng)固定在移動(dòng)平臺(tái)絲杠兩側(cè)的固定平臺(tái)上的兩個(gè)移動(dòng)平臺(tái)導(dǎo)軌相連。
[0007]所述L型立架的豎板下端為凹型，跨設(shè)在固定平臺(tái)的一側(cè)，該L型立架的頂平臺(tái)上設(shè)有呈等腰三角形布置的通孔，在每個(gè)通孔的兩側(cè)均設(shè)有運(yùn)動(dòng)副支座;三條支鏈分別設(shè)在上述通孔內(nèi)，第一支鏈和第三支鏈設(shè)在靠L型立架的豎板一側(cè)底邊平行的通孔內(nèi)，第二支鏈設(shè)在頂角的通孔內(nèi)，第一支鏈和第三支鏈的運(yùn)動(dòng)平面處于同一平面，第二支鏈的運(yùn)動(dòng)平面與第一支鏈和第三支鏈的運(yùn)動(dòng)平面始終垂直；
[0008]第一支鏈和第三支鏈結(jié)構(gòu)相同，為RPU結(jié)構(gòu)，主要包括連接桿、電機(jī)、導(dǎo)軌、轉(zhuǎn)動(dòng)副軸、聯(lián)軸器、絲杠、絲杠支座和U副；其中在連接桿的上半部設(shè)有相互平行的兩個(gè)導(dǎo)軌，每個(gè)導(dǎo)軌上均設(shè)有滑塊，該滑塊固定在轉(zhuǎn)動(dòng)副軸的底部，該轉(zhuǎn)動(dòng)副軸的兩端分別與上述通孔兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)副支座轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，電機(jī)座固定在轉(zhuǎn)動(dòng)副軸的上端，電機(jī)固定在電機(jī)座上;在連接桿的下半部中間設(shè)有單導(dǎo)軌，絲杠上支座固定在上述轉(zhuǎn)動(dòng)副軸的下端，絲杠的一端通過(guò)聯(lián)軸器與電機(jī)輸出端相連，絲杠螺母固定在連接桿上，套在絲杠上的絲杠下支座設(shè)在單導(dǎo)軌上，可上下滑動(dòng)，構(gòu)成移動(dòng)副;該連桿的下端通過(guò)U副與動(dòng)平臺(tái)連接；
[0009]上述第一和第三支鏈中的兩轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，并平行于U副靠近連接桿的軸線、垂直于移動(dòng)副軸線，兩U副靠近動(dòng)平臺(tái)的軸線重合；
[0010]第二支鏈為UPR結(jié)構(gòu)，支鏈中的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸與另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副軸轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，形成U副轉(zhuǎn)動(dòng)軸，該U副轉(zhuǎn)動(dòng)軸的兩端分別與上述通孔兩側(cè)的運(yùn)動(dòng)副支座轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接，該支鏈中連接桿的下端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與動(dòng)平臺(tái)連接，該第二支鏈的其它部件和連接方式與第一和第三支鏈相同；
[0011]上述第二支鏈中的U副靠近L型支架的軸線與第一、三支鏈中的兩轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線相互平行，U副靠近連接桿的軸線與第二支鏈中的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行且垂直于移動(dòng)副軸線，第二支鏈中的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行于第一、三支鏈中兩U副靠近動(dòng)平臺(tái)的軸線。
[0012]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0013]1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并聯(lián)部分的關(guān)節(jié)數(shù)目少僅為9個(gè)，有利于提高結(jié)構(gòu)的整體剛度；
[0014]2.并聯(lián)部分為2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有兩條連續(xù)轉(zhuǎn)軸，兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度部分解耦，有利于降低控制的難度；
[0015]3.第一支鏈與第三支鏈的運(yùn)動(dòng)平面重合與第二支鏈的運(yùn)動(dòng)平面垂直，對(duì)稱(chēng)分布，運(yùn)動(dòng)學(xué)分析簡(jiǎn)單，便于實(shí)時(shí)控制；
[0016]4.單自由度搖擺頭與動(dòng)平臺(tái)的結(jié)合，有利于增大機(jī)床的工作空間，提高機(jī)床的靈敏度；
[0017]5.移動(dòng)平臺(tái)與并聯(lián)部分獨(dú)立，有效的避免了由于零部件加工誤差和裝配誤差引起的誤差積累。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的立體不意簡(jiǎn)圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型移動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為本實(shí)用新型第一和第三支鏈的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖；
[0021 ]圖4為本實(shí)用新型第二支鏈的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。
[0022]圖中:1:固定平臺(tái)、2:移動(dòng)平臺(tái)、3:L型支架、4:第一支鏈、5:運(yùn)動(dòng)副支座、6:第二支鏈、7:第三支鏈、8:動(dòng)平臺(tái)、9:單自由度搖擺頭、10:移動(dòng)平臺(tái)絲杠下支座、11:移動(dòng)平臺(tái)絲杠、12:移動(dòng)平臺(tái)電機(jī)座、13:移動(dòng)平臺(tái)電機(jī)、14:移動(dòng)平臺(tái)導(dǎo)軌、15:移動(dòng)平臺(tái)螺母、16:移動(dòng)平臺(tái)滑塊、17:移動(dòng)平臺(tái)絲桿上支座、18:移動(dòng)平臺(tái)聯(lián)軸器、19:導(dǎo)軌A、20:連接桿、21:支鏈電機(jī)座、22:支鏈聯(lián)軸器、23: U副、24:支鏈電機(jī)、25:滑塊、26:轉(zhuǎn)動(dòng)副軸、27:支鏈絲杠上支座、28:絲杠螺母、29:支鏈絲杠、30:支鏈絲杠下支座、31:導(dǎo)軌B、32: U副外軸、33:轉(zhuǎn)動(dòng)副
【具體實(shí)施方式】
[0023]在圖1所示的基于2R1T并聯(lián)機(jī)構(gòu)的五自由度混聯(lián)機(jī)器人示意圖中，固定平臺(tái)I上面設(shè)有移動(dòng)平臺(tái)2，在固定平臺(tái)側(cè)面設(shè)有L型立架3，在該L型立架頂平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)8之間設(shè)有第一支鏈4、第二支鏈7、第三支鏈6，在動(dòng)平臺(tái)下方設(shè)有單自由度搖擺頭9。
[0024]在所述固定平臺(tái)正中設(shè)有移動(dòng)平臺(tái)電機(jī)座